濰坊工商職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)實驗》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁濰坊工商職業(yè)學(xué)院《機(jī)器學(xué)習(xí)實驗》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在機(jī)器人的軟件開發(fā)中，需要遵循一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以提高代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。假設(shè)一個大型機(jī)器人項目涉及多個開發(fā)團(tuán)隊。以下哪種軟件開發(fā)方法和規(guī)范最適合這種情況？（）A.敏捷開發(fā)方法B.瀑布開發(fā)模型C.面向?qū)ο缶幊桃?guī)范D.以上方法和規(guī)范結(jié)合使用2、在ROS中，服務(wù)（Service）用于節(jié)點之間的請求/響應(yīng)通信。假設(shè)一個機(jī)器人需要執(zhí)行特定的復(fù)雜操作，如抓取物體，并且這個操作的參數(shù)和結(jié)果需要在節(jié)點之間準(zhǔn)確傳遞。以下關(guān)于使用服務(wù)進(jìn)行通信的描述，正確的是？（）A.服務(wù)通信是異步的，請求節(jié)點發(fā)送請求后可以立即進(jìn)行其他操作，無需等待響應(yīng)B.服務(wù)通信只能在同一臺計算機(jī)上的節(jié)點之間進(jìn)行，無法跨計算機(jī)通信C.服務(wù)通信保證了請求的唯一性，即同一時間只能有一個請求在處理D.服務(wù)通信的響應(yīng)速度通常比話題通信慢，因為涉及更多的協(xié)議開銷3、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的工業(yè)機(jī)器人時，以下哪種通信延遲處理策略能夠最大程度地減少對操作的影響？（）A.預(yù)測補(bǔ)償B.降低操作頻率C.增加緩沖區(qū)大小D.忽略延遲請分別闡述每個策略在處理通信延遲時的原理和可能帶來的效果4、假設(shè)在一個基于ROS的機(jī)器人項目中，需要對機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理和融合，比如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能5、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人語音識別信息的消息類型？（）（）A.audio_msgs/AudioB.speech_msgs/RecognitionC.std_msgs/StringD.以上都不是6、ROS中的動作（Action）是一種用于長時間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個機(jī)器人需要執(zhí)行一個復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動作通信的描述，正確的是？（）A.動作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時取消任務(wù)C.服務(wù)器無法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動作通信不支持任務(wù)的超時處理7、對于ROS中的機(jī)器人軟件架構(gòu)設(shè)計，以下哪種設(shè)計模式常用于提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.插件架構(gòu)D.事件驅(qū)動架構(gòu)。假設(shè)機(jī)器人的功能不斷增加和更新，需要一種靈活的架構(gòu)來方便地添加新的模塊和功能，同時不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性，上述哪種設(shè)計模式能夠更好地滿足這一需求，并闡述其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)點8、ROS中的坐標(biāo)變換在機(jī)器人的運動控制和感知中起著關(guān)鍵作用。假設(shè)有一個移動機(jī)器人，其身上安裝了激光雷達(dá)和攝像頭，同時機(jī)器人在一個環(huán)境中移動。為了將激光雷達(dá)和攝像頭獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到機(jī)器人的坐標(biāo)系下，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。以下關(guān)于坐標(biāo)變換的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用TF（TransformFramework）庫來實現(xiàn)坐標(biāo)變換B.坐標(biāo)變換需要確定源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系C.一旦完成坐標(biāo)變換，在不同坐標(biāo)系下獲取的數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行融合和分析，無需進(jìn)一步處理D.坐標(biāo)變換可能會引入一定的誤差，需要進(jìn)行誤差評估和補(bǔ)償9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于查看節(jié)點的發(fā)布和訂閱主題的工具是？（）（）A.rqt_graphB.RVizC.GazeboD.以上都不是10、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式獲取參數(shù)服務(wù)器中的參數(shù)？（）（）A.命令行參數(shù)B.環(huán)境變量C.ROS參數(shù)服務(wù)器APID.以上都不是11、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人手臂，需要實現(xiàn)高精度的軌跡跟蹤和力控制。為了達(dá)到這個要求，以下哪種控制方法和技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.基于模型的預(yù)測控制和力反饋B.先進(jìn)的運動規(guī)劃算法和觸覺傳感器C.實時優(yōu)化控制和力/位混合控制D.以上都有可能12、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當(dāng)這些節(jié)點需要進(jìn)行通信時，通常會使用ROS提供的某種機(jī)制。以下關(guān)于ROS節(jié)點通信方式的描述，哪一項是正確的？（）A.節(jié)點之間通過共享內(nèi)存進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)交換B.節(jié)點之間使用基于TCP/IP的套接字通信C.節(jié)點通過發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式和服務(wù)（Service）模式進(jìn)行通信D.節(jié)點之間的通信必須通過中央服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn)13、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于空間探索的機(jī)器人，需要應(yīng)對極端的溫度、輻射和通信延遲等問題。以下哪種技術(shù)和設(shè)計方法可能有助于解決這些挑戰(zhàn)？（）A.熱防護(hù)設(shè)計和抗輻射電子設(shè)備B.自主決策算法和深空通信協(xié)議C.能源管理系統(tǒng)和容錯設(shè)計D.以上都有可能14、機(jī)器人的運動規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個機(jī)器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運動時間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個多目標(biāo)優(yōu)化問題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可15、在ROS環(huán)境下，要對機(jī)器人的運動進(jìn)行精確控制，需要考慮運動學(xué)和動力學(xué)模型。假設(shè)要控制一個機(jī)械臂完成一系列復(fù)雜的動作，并且要求動作的精度和速度都達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。以下哪種方法在構(gòu)建運動控制模型時最為有效和準(zhǔn)確？（）A.基于簡單的幾何模型進(jìn)行控制B.采用經(jīng)驗公式和試錯法C.利用精確的運動學(xué)和動力學(xué)方程D.忽略模型，僅依靠反饋控制16、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于管理機(jī)器人硬件資源的工具？（）（）A.roslaunchB.rosparamC.rosserviceD.以上都不是17、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的實時性能和響應(yīng)速度，需要對軟件進(jìn)行優(yōu)化和硬件進(jìn)行選型。以下哪種方法和硬件配置可能會有助于實現(xiàn)這個目標(biāo)？（）A.多核處理器和實時操作系統(tǒng)B.高速通信總線和專用運動控制卡C.優(yōu)化算法和內(nèi)存管理D.以上都有可能18、在基于ROS的機(jī)器人自主探索任務(wù)中，如果環(huán)境建模不準(zhǔn)確，會對探索效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.機(jī)器人可能重復(fù)探索已訪問區(qū)域或錯過重要區(qū)域B.探索效率提高，更快完成任務(wù)C.機(jī)器人能夠準(zhǔn)確避開障礙物D.系統(tǒng)自動重新建模19、在ROS中，實時性是某些應(yīng)用場景的關(guān)鍵要求。假設(shè)一個工業(yè)機(jī)器人需要在嚴(yán)格的時間限制內(nèi)完成特定的操作。以下關(guān)于ROS實時性的描述，哪一項是不正確的？（）A.ROS本身可以滿足硬實時的要求，無需額外的配置和優(yōu)化B.可以通過使用實時內(nèi)核和相關(guān)的配置來提高ROS系統(tǒng)的實時性能C.在實時應(yīng)用中，需要仔細(xì)考慮任務(wù)的優(yōu)先級和調(diào)度策略D.實時性的實現(xiàn)可能會對系統(tǒng)的資源利用和性能產(chǎn)生一定的影響20、在ROS系統(tǒng)中，對于機(jī)器人的任務(wù)優(yōu)先級分配，以下哪種策略能夠更好地平衡不同任務(wù)的需求？（）A.固定優(yōu)先級B.動態(tài)優(yōu)先級C.隨機(jī)優(yōu)先級D.不設(shè)置優(yōu)先級請詳細(xì)說明每個優(yōu)先級分配策略在任務(wù)管理中的效果和適用場景二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的模擬環(huán)境對于機(jī)器人開發(fā)的重要性。2、（本題5分）說明ROS中的礦山開采效率優(yōu)化機(jī)器人中的開采流程優(yōu)化。3、（本題5分）簡述ROS在建筑機(jī)器人中的應(yīng)用。4、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機(jī)器人的動態(tài)建模？5、（本題5分）解釋ROS中的路徑平滑算法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS設(shè)計一個機(jī)械臂的抓取控制程序，能夠準(zhǔn)確抓取不同形狀和大小的物體。2、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個電子廠芯片檢測機(jī)器人的缺陷識別與分類系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中構(gòu)建一個鯽魚養(yǎng)殖場鯽魚收集機(jī)器人的高效收集與運輸系統(tǒng)。4、（本題5分）在ROS框架下，為考古挖掘機(jī)器人設(shè)計一個文物保護(hù)和挖掘力度控制系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為畜牧養(yǎng)殖機(jī)器人設(shè)計一個動物健康監(jiān)測和疾病預(yù)警系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）對于特種作業(yè)機(jī)器人，如核設(shè)施維護(hù)、化學(xué)危險品處理等，機(jī)器人操作系統(tǒng)的安全性和防護(hù)措施至關(guān)重要。請深入綜合分析其在輻射防護(hù)、化學(xué)物質(zhì)隔離、遠(yuǎn)程操作的精確性和穩(wěn)定性等方面的技術(shù)要求，研究特種作業(yè)機(jī)器人在保障公共安全和環(huán)境安全方面的應(yīng)用價值，以及在技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣中的困難和對策。2、（本題10分）假設(shè)開發(fā)一個ROS驅(qū)動的月球探測機(jī)